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随着汽车工业的快速发展，汽车正在朝着向轻量化、低能耗的方向发展。飞轮壳是汽车重要的基础部件之一，它的轻量化发展对汽车发展有重要的意义。铝及铝合金作为一种轻金属材料，具有其他材料无法比拟的优良性能，广泛应用在汽车、航空航天和机械等工业中，特别是Al-Si合金。虽然Al-Si系合金具有很多优点，但其强度和硬度偏低，一般来说Al-Si系合金不是高强合金。因此，开发新型的高强性能的铝合金成为了目前研究的热点。为获得一种适于低压铸造的高强亚共晶Al-Si合金，以满足汽车飞轮壳的使用要求，本文通过合金成分优化、细化变质、合金化和热处理等方法来提高合金的强度、硬度和刚度。通过查阅大量的文献资料和前期研究，确定所研究的合金成分为Al-9Si-0.5Mg-xCu。通过Cu量对上述合金性能影响的实验，发现在Cu量1.5%时力学性能最佳，尤其在热处理态T6下。因此，确定本课题所用的亚共晶Al-Si合金的基本成分为Al-9Si-0.5Mg-1.5Cu，简称为ZL118合金。使用的Al-5Ti-1B中间合金主要含有TiAl3和TiB2两种粒子，TiAl3有块状、长棒状和花瓣状三种形态，对铝合金细化效果最好的是块状的TiAl3。Al-5Ti-1B中间合金的加入使ZL118合金晶粒细化，力学性能得到提高。当其含量为1.0%时，T6热处理后合金的拉伸强度、屈服强度、硬度、伸长率和弹性模量均达到峰值，分别为343.7MPa、281.4MPa、116HB、3.1%和73GPa，比未加Al-5Ti-1B时分别提高11.3%、13.5%、5.9%、55%和12.6%。此时，初生α-Al相和共晶Si的大小、形状和分布都达到了最佳的状态，与力学性能最高相吻合。力学性能中的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，细化和热处理对其有一定的影响。当量超过1.0%时，Ti过量，易聚集成块，使TiAl3和TiB2失去异质形核的作用，晶粒粗化，使力学性能降低。由于Cu和Mg的加入，合金中生成CuA12相和W（Al4CuMg5Si4）相，还有少量的Mg2Si相，T6热处理后固溶相时效析出，弥散强化合金，明显提高了力学性能。在已细化的实验合金基础上添加0.1%富La混合稀土变质，合金的力学性能都没有明显的提高，随Re量的进一步增加，力学性能反而降低。在不同固溶时间下处理ZL118A合金，研究结果显示，随固溶时间的增加，合金的强度硬度依次升高，伸长率依次降低，不过从10h到14h强度增加幅度小，变化比较平缓。弹性模量在70GPa左右波动，固溶时间对其影响较小。实验合金的强度、伸长率随固溶温度的升高而略微有所下降，弹性模量处于微小的波动状态。为了进一步提高合金的刚度，研究了Sc对ZL118A合金的影响，添加0.3%Sc后合金的强度、硬度、弹性模量有所提高，伸长率有所下降。弹性模量在铸态下提高7.8%，热处理态下提高2.7%。合金中的Al3Sc硬质点与Al基体是共格界面，错配度小，间隙减少，微观组织更加致密，抵抗变形的能力大，弹性模量有所提高。在ZL118A合金中添加不同量的Li，合金的拉伸强度、屈服强度、硬度和弹性模量都随Li量的增加先增大后减小，伸长率随Li量的增加而减小。在热处理态下，Li量1.0%时，合金的拉伸强度、屈服强度、硬度和弹性模量，分别为370.1MPa、313.8MPa、122HB和78GPa，比未添加Li时分别提高7.7%、11.5%、5.2%和6.8%。弹性模量在Li量1.25%时达到最大值为79.1GPa，比未加Li时提高8.4%。合金中加Li不仅能进一步细化变质α-Al和共晶Si，还能生成AlLiSi相和成弥散分布的与Al基体共格界面存在的粒子相δ’（Al3Li），进一步提高强度和刚度。本论文通过以上实验，获得了一套亚共晶Al-Si合金的制备方法，并进行飞轮壳的实际生产，获得的飞轮壳完全符合使用性能要求。